package datastructure.linkedlist;


/**
 * 约瑟夫环的问题
 *
 * 注意
 *      1 构建约瑟夫环的时候, 需用使用两个指针, 一个指针指向第一个节点一直不动, 为了新加入的节点能够闭环
 *        第二个指针用于遍历, 一直指向最后一个节点(尾节点), 为了和新节点连接起来
 *      2 遍历环形链表时需要两个指针, 由于环形链表是闭环的
 *        在遍历的时候需要使用一个指针指向第一个节点, 不能移动(这个指针保存的就是第一个节点的地址 )
 *        当循环遍历到这个指针所在的节点的时候, 停止遍历
 *      3 约瑟夫环的问题解决
 *          1) 使用两个指针循环遍历, 第二个指针遍历到要删除的节点, 进行删除
 *          2) 使用一个指针, 遍历到要删除节点的前面一个节点, 进行删除
 *
 *
 *
 */
public class Josepfu {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
        CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
        circleSingleLinkedList.addBoy(120);// 加入5个小孩节点
        circleSingleLinkedList.showBoy();

        //测试一把小孩出圈是否正确
        circleSingleLinkedList.countBoy2(10, 20, 125); // 2->4->1->5->3
        //String str = "7*2*2-5+1-5+3-3";
    }

    // 创建一个环形的单向链表
    static class CircleSingleLinkedList {
        // 创建一个first节点,当前没有编号
        private Boy first = null;

        // 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
        public void addBoy(int nums) {
            // nums 做一个数据校验
            if (nums < 1) {
                System.out.println("nums的值不正确");
                return;
            }
            Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
            // 使用for来创建我们的环形链表
            for (int i = 1; i <= nums; i++) {
                // 根据编号，创建小孩节点
                Boy boy = new Boy(i);
                // 如果是第一个小孩
                if (i == 1) {
                    first = boy;
                    first.setNext(first); // 构成环
                    curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
                } else {
                    curBoy.setNext(boy);//
                    boy.setNext(first);//
                    curBoy = boy;
                }
            }
        }

        // 遍历当前的环形链表
        public void showBoy() {
            // 判断链表是否为空
            if (first == null) {
                System.out.println("没有任何小孩~~");
                return;
            }
            // 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
            Boy curBoy = first;
            while (true) {
                System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
                if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
                    break;
                }
                curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
            }
        }

        /**
         * 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
         * <p>
         * 使用两个指针实现
         *
         * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
         * @param countNum 表示数几下
         * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
         */
        public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
            // 先对数据进行校验
            if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
                System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
                return;
            }
            // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
            Boy helper = first;
            // 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
            while (true) {
                if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
                    break;
                }
                helper = helper.getNext();
            }
            //小孩报数前，先让 first 和  helper 移动 k - 1次
            for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
                first = first.getNext();
                helper = helper.getNext();
            }
            //当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动  m  - 1 次, 然后出圈
            //这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
            while (true) {
                if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
                    break;
                }
                //让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
                for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
                    first = first.getNext();
                    helper = helper.getNext();
                }
                //这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
                System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
                //这时将first指向的小孩节点出圈
                first = first.getNext();
                helper.setNext(first); //

            }
            System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
        }

        /**
         * 约瑟夫的第二种写法 只使用一个指针
         */
        public void countBoy2(int startNo, int countNum, int nums) {
            for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
                first = first.getNext();
            }
            while (true) {
                // 当前节点的下一个节点指向自己, 循环结束
                if (first.getNext() == first) {
                    break;
                }
                // 遍历到要删除节点的前一个节点
                for (int j = 0; j < countNum - 2; j++) {
                    first = first.getNext();
                }
                System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNext().getNo());
                // 删除节点
                first.setNext(first.getNext().getNext());
                // 指针后移一位
                first = first.getNext();
            }
            System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
        }
    }

    // 创建一个Boy类，表示一个节点
    static class Boy {
        private int no;// 编号
        private Boy next; // 指向下一个节点,默认null

        public Boy(int no) {
            this.no = no;
        }

        public int getNo() {
            return no;
        }

        public void setNo(int no) {
            this.no = no;
        }

        public Boy getNext() {
            return next;
        }

        public void setNext(Boy next) {
            this.next = next;
        }
    }

}


